JPS6345629B2 - - Google Patents
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- JPS6345629B2 JPS6345629B2 JP15715683A JP15715683A JPS6345629B2 JP S6345629 B2 JPS6345629 B2 JP S6345629B2 JP 15715683 A JP15715683 A JP 15715683A JP 15715683 A JP15715683 A JP 15715683A JP S6345629 B2 JPS6345629 B2 JP S6345629B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spray nozzle
- fluidized bed
- lumps
- unh
- nozzle
- Prior art date
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- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Nozzles (AREA)
Description
本発明は、噴霧ノズルを有する流動層反応装置
を使用して液体状(溶液およびスラリー状のもの
を含む)の物質または気体状の物質を処理(化学
反応、乾燥等)し、固体状の物質を得る装置にお
いて、当該物質を噴霧供給するノズルに関する。
例えば使用済み核燃料の再処理工場等に由来す
るウランまたは/およびプルトニウムは通常硝酸
ウラニル(以下UNHと記す)または硝酸プルト
ニウムの形で精製され、それからUO3または/お
よびPuO2に転化され、ウランに関してはさらに
必要に応じてUO2(二酸化ウラン)あるいはUF6
(六フツ化ウラン)に転化されるが、このUNH
からUO3に転化される工程には、噴霧ノズルを有
する流動層反応装置が使用される。
核燃料サイクルのUF6の再転換(廃品UF6の再
転換を含む)工場等に由来する場合、UF6はH2O
により加水分解されてUO2F2(フツ化ウラニル)
に転化される。このUF6の加水分解用の反応装置
として噴霧ノズルを有する流動層反応装置が使用
できる。
使用済みの核燃料取扱い施設等より排出される
液体放射性廃棄物の処理工場においては、各種の
放射性廃棄物の塩類を含む溶液を処理して、当該
物質の塩類を乾燥あるいは熱分解して固体状の物
質に転化させるが、そのための乾燥あるいは熱分
解用の反応装置として噴霧ノズルを有する流動層
反応装置が使用される。
また、一般的にある物質の溶液、例えば硼酸水
溶液あるいは硝酸アルミニウム水溶液等を噴霧・
乾燥(熱分解をも含む)して、粒状の硼酸あるい
は酸化アルミニウム等を得るプロセスにおいて
は、これらの処理装置として噴霧ノズルを有する
流動層反応装置が有効に利用できる。
本発明は、以上のような液体状(溶液およびス
ラリー状のものを含む)の物質または気体状の物
質を処理(化学反応、乾燥等)し固体状の物質を
得るための噴霧ノズルを有する流動層反応装置に
おける当該物質を噴霧供給するノズルに関するも
ので、その特徴とするところは流動層への原料の
供給ノズルの先端に誘導筒を取り付けることにあ
る。
本発明は、一般に液体状または気体状の物質を
処理し固体状の物質を得るための噴霧ノズルを有
する流動層反応装置に適用できるものであるが、
以下、UNH(硝酸ウラニル)熱分解(いわゆる
脱硝)のための流動層反応装置を例にとつて本発
明を説明する。
流動層によるUNHの熱分解は、原料である
UNHを噴霧気体とともに噴霧ノズルにより流動
層反応装置内に吹き込み、外部より熱を与えて熱
分解し、UO3粉末を製造するのが常法である。こ
のUNHの熱分解反応は急激な吸熱反応であるた
め、噴霧ノズル先端付近は温度がかなり低下する
ので、噴霧ノズルの先端には未分解UNH、凝縮
したH2O、UO3粉末等が付着し、徐々に成長して
塊状物となることがしばしばである。この塊状物
はある程度成長すると、流動層内は激しい攪拌状
態にあるため、噴霧ノズル先端より落下する。こ
の塊状物は、後に図面に言及して説明されるよう
に、ノズルの先端部から円筒状に生成することが
多い。
このようにして生成した塊状物は、流動層内の
激しい攪拌状態のため、一部は脱落し、小さいも
のは生成されるUO3粉末とともにUO3粉末抜出し
配管等より排出されるが、大きいものはそのまま
流動層内に残留する。残留する塊状物の大きさは
流動層の操作条件あるいは装置の設計条件等によ
つて変るが、使用済み核燃料の再処理工場等にお
ける脱硝用流動層反応装置の場合、装置の分解な
しに生成する塊状物を完全に排出できるような装
置の設計は、例えば、臨界等の問題もあり装置の
径等との関係上難しい。また、流動層反応装置に
おいては、安定した流動状態を得るため、あるい
は所望の製品を得るための操作条件等が限定され
ることが多く、噴霧ノズル表面に生成する塊状物
を流動層内の攪拌によつて完全に脱落させるだけ
の操作条件とすることは至難であり、生成した塊
状物が、そのまま脱落せずに成長することもしば
しばである。生成した塊状物が噴霧ノズル表面よ
り脱落することなく成長すると、塊状物はだんだ
んと噴霧ノズルの表面全体を覆うようになり、や
がて噴霧体の吹き出し口を覆うようになる。この
ような状態になると、噴霧ノズルが閉塞状態にな
り、一定量の原料(UNH)の供給が不可能にな
る。UNHの供給量が乱れると、装置の温度制御
が難しくなり、装置の操作の維持と所望の製品を
得ることが事実上困難となる。この塊状物の発生
を完全に防止する方法はいまなお完成されていな
い。塊状物が成長してノズルが閉塞した場合ある
いは閉塞の防止の対策として、クリーニングニー
ドルにより機械的にノズル先端の塊状物に穴をあ
ける(この操作により塊状物が噴霧ノズル表面よ
り落下する場合もある)方法、あるいは加圧容器
に蓄えた温水または酸等によりスプレーノズルを
洗浄する方法等が提案されているが、前者の方法
はニードルを機械的に往復作動させるため、しば
しばニードルの破損を生じる欠点を有する他、ニ
ードルを戻す際に流動層内のUO3粉末を噴霧体の
供給径路(噴霧ノズル内の液供給径路)へ巻き込
み、より強固な閉塞状態を生じさせることもしば
しばであり、さらに、ニードルの作動時には流動
層への供給が停止されることにより装置の運転管
理に悪影響をおよぼすため、実用上、実装置への
採用は不可能である。後者の方法は、本出願人に
よつて先に開示(特開昭55−19052号)された方
法であり、該方法によれば、噴霧ノズルの閉塞が
生じた(閉塞の生じかけた場合を含む)場合にそ
の都度、あるいは閉塞の生じる前に周期的に、加
圧液を噴霧ノズルの液供給径路より噴射・洗浄す
ることにより噴霧ノズルの閉塞を解除あるいは防
止することができる。噴霧ノズルが閉塞した場合
でも、この加圧液の噴射・洗浄方法により原料液
の供給径路を再開通することが可能であり、閉塞
状態を解除することができ安定した噴霧状態(安
定した流動状態)を維持することができる。
しかしながら、該方法は、閉塞排除には効果的
ではあるが、閉塞現象を生じなくすることはでき
ない。一度閉塞状態を引き起すまでに成長した塊
状物は、比較的大きいものが多く、仮に噴霧ノズ
ル先端より脱落させることができたとしても、流
動層内に徐々に蓄積し、長時間運転を実施する場
合には流動特性に悪影響を及ぼし、運転停止に到
ることもある。これらの塊状物は、その大きさが
比較的小さい場合には、流動層よりの製品排出用
の配管(通常オーバーフローとアンダーフローが
ある)より製品と同時に抜出すことができる。例
えばUNHの熱分解流動層反応装置の場合では、
その操作条件等を勘案するとオーバーフローより
最大約20mm程度の塊状物であれば抜出すことがで
きる。また、流動層が充分に大口径の場合には流
動層下部に設けるアンダーフロー(抜出し管)の
口径を塊状物が通過可能なものにすることによ
り、その口径にみあつた塊状物の抜出しが可能で
ある。しかしながら、使用済み核燃料の再処理等
濃縮ウランやプルトニウムを取扱う場合(この場
合、臨界管理上流動層口径が制限される)のよう
に、それが不可能な小口径の場合にはアンダーフ
ロー(抜出し管)上部にスクリーン等を設け、塊
状物が抜出し管に入らないようにする等の対策が
実施されている(特開昭55−7529号)が、その場
合には塊状物は流動層内の整流板上に残留し、根
本的解決策にはなつていない。仮にアンダーフロ
ー(抜出し管)の口径が充分大きくとれる場合で
も、アンダーフローよりの流動層内の粉末の抜出
しは、流動層を形成する粉末および塊状物が同時
に押出されるため、流動層高の変動を生じ、運転
管理の面から好ましくない。
運転停止後に該塊状物を流動層内から除去する
場合には、装置を分解する必要があるので、分解
時にUO3粉末等の飛散防止対策設備等を設けなけ
ればならない。
この塊状物生成に関する説明は、代表例として
UNHの熱分解反応の場合を例にとつて説明して
いるが、UNHの熱分解反応に限らず、一般に、
噴霧ノズルを有する流動層を使用して液体状また
は気体状の物質を処理し固体状の物質を得る装置
において、当該物質を噴霧供給する場合に共通し
て生じる問題である。
現在実用化されている流動層装置内に運転時に
ある程度の塊状物は存在するがこの塊状物につい
ては原則的にはそれが完全に除去されることが望
ましいが、本発明者らはUNHの熱分解反応用等
の流動層装置の運転経験によつて、この塊状物は
装置の大きさ、運転条件、塊状物の物性等にもよ
るが、その生成(蓄積)量がある一定量以下であ
れば、特に流動特性に悪影響を及ぼすことなく流
動層装置の運転を可能ならしめるものであること
を見出している。
本発明者らはこのような知見およびUNHの熱
分解反応用流動層装置等の運転経験から得られた
知見、すなわち噴霧ノズル表面の塊状物は通常円
筒状に成長することが多いことおよび塊状物が円
筒状に付着している場合には噴霧ノズルの閉塞が
生じにくく運転操作が安定であること等の点に着
目して本発明に到達した。
すなわち、本発明は噴霧ノズルを有する流動層
を使用して液体状(溶液およびスラリー状のもの
を含む)の物質または気体状の物質を処理(化学
反応、乾燥等)し固体状の物質を得る装置におい
て、当該物質を噴霧供給するノズルの先端に誘導
筒を取り付けたことを特徴とする噴霧ノズルにあ
る。
本発明によれば、一般的に噴霧ノズルを有する
流動層反応装置を使用して液体状の物質または気
体状の物質を処理し固体状の物質を得る装置にお
いては、当該物質を噴霧供給するノズル(噴霧ノ
ズル)の先端に該物質または/およびその生成物
あるいは流動層を形成する粉末物質等の付着等に
よる塊状物が生成し、ノズルの閉塞等を引き起し
たり、塊状物の蓄積による運転操作等の阻害が生
じることがあるが、これらの問題を解決し、流動
層反応装置の長期運転を可能にする噴霧ノズルを
提供することができる。
次に図面を参照して本発明を具体的に説明す
る。
第1,2図は従来のノズルにおける塊状物生成
の状況を図解したものである。第1,2図におい
て、5は反応装置の器壁であり、1は噴射ノズル
であり、4は被処理液体(この場合UNHの溶
液)の供給管である。生成する塊状物はUNH熱
分解の場合、UNHの熱分解・乾燥によつて生成
したUO3および生成して流動層を形成している
UO3粒子等よりなつており、生成機構は次のよう
に考えられている。すなわち、噴霧ノズル1(4
はUNH溶液の供給管)より噴霧された噴霧体3
(この場合はUNHおよびH2O)が流動層形成物
質(この場合はUO3粉末)によつてはねかえさ
れ、噴霧ノズルの表面に付着する。噴霧ノズルの
表面は、前述のようにUNHの熱分解反応による
吸熱により温度が低下していてUNHの固結温度
以下になつているため、その部分(噴霧ノズル表
面)にUNHが析出する。このUNHが外部から
熱を受け熱分解してUO3に変化して塊状物2を形
成する。また、第2図のAで示す噴霧ノズルの外
周の近傍には、流動層へ噴霧体を供給することお
よび流動化ガス等の流れの相互作用により渦流が
発生する。この渦流に流動層を形成しているUO3
粉末の一部が巻き込まれ、湿つた噴霧ノズル表面
あるいは未乾燥の塊状物表面に付着し、新たに塊
状物の一部を形成し成長する。
本発明によつてノズルの先端に誘導筒を設ける
ことにより、
噴霧ノズルの閉塞が生じず、流動層反応装置
の運転において安定した操作が可能となるこ
と。
塊状物の大きさが小型化し流動化され易い物
性となり、このためオーバーフローより排出さ
れ易くなり、流動層内へ蓄積して運転管理上に
悪影響を及ぼすことがなくなること。
等の効果を生ずる。この事実は全く経験的に把握
されたものであつて、このような効果が何故に得
られるかについて目下のところ理論的な解明はで
きていないが、生成した塊状物およびその断面等
の観察結果より次のように考えられる。すなわち
噴霧ノズル表面への付着塊状物は一般的な(従来
の)噴霧ノズルでは、まず第2図のAで示すノズ
ルの外周から同図のB,Cで示す点の方向に向か
つて成長(発達)する。この成長途中において、
一部の塊状物は流動層内の激しい攪拌状態によつ
て脱落させられるが、途中で脱落しなかつた塊状
物は噴霧ノズル表面のほぼ全域(第1図のA,
B,C点を含む全領域)を覆い、さらに成長が進
むとノズルより噴霧される噴霧体の流動層内にお
ける進路をも覆うようになる。この状態が閉塞が
生じる状態であり、この時点において噴霧体の噴
射圧力により塊状物に加えられる力が塊状物の噴
霧ノズル表面への付着力に打ち勝てば塊状物は噴
霧ノズルの表面より脱落する。本出願人が先に開
示した加圧液を噴射・洗浄してノズルの閉塞を防
止または解除する方法は、塊状物を溶かす作用に
加えて、この原理を応用して噴霧ノズルの閉塞に
よる不都合を解消するものである。)このような
場合、従来の噴霧ノズルでは、
塊状物と噴霧ノズル表面との接触(付着)面
積が大きく付着が強固で塊状物がノズル表面よ
り脱落しにくい。
塊状物が成長途中で脱落するために受ける力
は流動層の攪拌による粒子の運動力および装置
の振動により加わる力が主であり、途中で脱落
しなかつた塊状物はノズルの噴霧体通路付近ま
で噴霧ノズル表面ほぼ全域にわたつて成長する
ため、塊状物の付着(して成長)する時間が長
くなり、塊状物とノズル表面との接触付着面積
が大となり付着力が大となる。この結果塊状物
は脱落しにくく、しかもその間に乾燥がすすむ
ため、付着力はより大きく強固なものとなる。
これに対し、本発明では、
第3図に示すように噴霧ノズルの先端に取付
けた誘導筒6の先端6aに塊状物2が付着し成
長するため、塊状物の接触(付着)面積が小さ
く付着力が弱いため塊状物は脱落し易くなる。
塊状物は成長途中(大きく成長しない段階)
において、第4図に示すように、噴射されてあ
る程度拡がつた噴霧体3による力を受ける。こ
の時点では付着した塊状物がまだあまり強固に
なつていないことおよび付着面積の小さい(し
たがつて付着力の小さい)こととあいまつて、
噴霧ノズルの誘導筒の先端より簡単に脱落す
る。
このような作用により、本発明を採用すれば、
噴霧ノズルの閉塞が生じることがなくなり、か
つ、生成される塊状物の大きさが小さくなる。小
さくなつた塊状物は前述したように流動化され易
く、オーバーフローより排出されるようになる。
このため、従来の噴霧ノズルを使用した流動層型
の反応装置で見られたような噴霧ノズルの閉塞に
よる運転管理上の乱れや塊状物の蓄積による運転
停止等のトラブルは解消され、噴霧ノズルを有す
る流動層反応装置を長期に安定して運転、操作す
ることが可能となる。
第5図は本発明の噴霧ノズルが適用される1例
としてのUNH熱分解反応用流動層反応装置の図
式的縦断面図である。
装置は塔状をなし幾つかの部分から組み立てら
れており、その底部には流動化気体の導入口1
7、該気体のプールのためのウインドボツクス
8、該気体の整流板9、温度測定装置12、アン
ダーフロー抜出管13、反応気体または液体導入
のためのノズル1、オーバーフロー出口管12、
操作用の管18、加熱手段16、温度測定装置1
5,15′、フイルター10、気体排出口11等
を備えている。これは全く既知のものであるから
これ以上に詳しく説明する要はない。
この装置の操作を代表例としてUNHの熱分解
反応の場合を例にとつて説明する。第5図に示す
ように、原料液であるUNH溶液uは噴霧用気体
pとともに噴霧ノズル1より流動層7内に吹き込
まれ、熱分解によりUO3に転化される。流動層7
は生成したUO3粒子の粉末で形成されており、こ
の中には一部前述の塊状物も含まれる。UO3粒子
を流動化させるための流動化ガスfは導入口17
からウインドボツクス8を経て導入され整流板9
を通つて流動層内に入る。熱分解反応により生成
されるガスおよび流動化ガスおよび噴霧用気体
は、流動層反応装置の上部に取付けられた固気分
離フイルタ10で内部に随伴する微小なUO3粒子
を分離された後、気体排出口11から廃ガス処理
系へ送られる。
第6図は本発明にかかる誘導筒を取りつけた噴
霧ノズルを拡大して示した断面図である。aは縦
断面図、bは誘導筒の断面を示す。
ノズル1は既知の噴霧ノズルであり、本発明に
かかる誘導筒6の噴霧ノズルへの取付けは通常の
溶接等の方法により簡単に実施することができ
る。本発明を最も簡単な実施には第6図に示した
ような筒を使用すれば良いが、誘導筒の形状は第
6図に示すものばかりでなく例えば第7図または
第8図に示したようなものも有効である。第7図
に示すものはその先端が上側に開くように斜めに
切断されている。第8図に示すものはその断面が
正方形である。その他の形状も有効である。
本発明の方法により、噴霧ノズルを有する流動
層反応装置を用いて液体状(溶液およびスラリー
状のものを含む)の物質または気体状の物質を処
理(化学反応、乾燥等)し固体状の物質を得る装
置において、当該物質を供給噴霧するノズルの閉
塞および反応過程において生成する塊状物の蓄積
による流動層操作への悪影響を起こすことなし
に、流動層反応装置を長期に安定して運転、操作
することできる。
本発明を実施するにあたつて、噴霧ノズルの先
端に取付ける誘導筒の長さは、原料液等の供給
量、噴霧用気体の量、使用するノズルの仕様、原
料液等の供給圧力等の操作条件によつて当業者が
通常の知識に基づき容易に設計製作できる。
次に本発明を実施例と比較例によつて説明する
が、これは単に例示であつて本発明の技術範囲が
これに限定されるものではない。また、これらの
実施例において、原料の導入点近傍における流動
化気体の線速度は単に流動化ガス速度と、原料の
導入速度は処理速度と、噴霧用気体/原料液容量
比は噴霧化条件(A/L)と記す。
比較例 1
内径6インチ(15.24cm)の流動層反応装置を
使用してUNHの熱分解反応によりUO3を得た。
装置はオーバーフロー排出型で、流動層高は90cm
であつた。操作条件は次の通り。
反応温度 285℃
UNH溶液濃度 1200g−U/
処理速度 10Kg−U/hr
流動化ガス速度 30cm/s
噴霧化条件(A/L) 300
噴霧ノズル 市販品(通常のノズルで誘導筒な
し)
以上の条件で12時間の運転を実施したが、噴霧
ノズルの閉塞が頻繁に生じ、噴霧圧力の上昇等で
場合によつてはUNHの供給が停止することがあ
つた。その都度、加圧温硝酸による噴霧ノズルの
噴射・洗浄(以下、単にクリーニングと略称す
る)を実施しながら運転をつづけた。装置の運転
中、オーバーフローより最大約20mmの塊状物の排
出が観察された。また、運転終了後、流動層内に
残留した塊状物の粒度分布を調べたところ次のよ
うであつた。
The present invention uses a fluidized bed reactor with a spray nozzle to process (chemical reaction, drying, etc.) a liquid (including solution and slurry) or gaseous substance and convert it into a solid substance. The present invention relates to a nozzle for spraying and supplying the substance in an apparatus for obtaining the substance. Uranium and/or plutonium, originating from, for example, spent nuclear fuel reprocessing plants, is usually purified in the form of uranyl nitrate (UNH) or plutonium nitrate, and then converted to UO 3 or/and PuO 2 , with respect to uranium. is further supplemented with UO 2 (uranium dioxide) or UF 6 as required.
(Uranium hexafluoride), but this UNH
A fluidized bed reactor with a spray nozzle is used for the conversion of UO 3 to UO 3 . Reconversion of UF 6 in the nuclear fuel cycle (including reconversion of waste UF 6 ) When originating from a factory, etc., UF 6 is H 2 O
Hydrolyzed by UO 2 F 2 (uranyl fluoride)
converted into. A fluidized bed reactor having a spray nozzle can be used as a reactor for this hydrolysis of UF 6 . At plants that process liquid radioactive waste discharged from spent nuclear fuel handling facilities, solutions containing salts of various radioactive wastes are processed, and the salts of the materials are dried or thermally decomposed to form a solid state. A fluidized bed reactor with a spray nozzle is used as a drying or pyrolysis reactor for the conversion into substances. In addition, a solution of a certain substance, such as a boric acid aqueous solution or an aluminum nitrate aqueous solution, can be sprayed or
In the process of drying (including thermal decomposition) to obtain granular boric acid, aluminum oxide, etc., a fluidized bed reactor having a spray nozzle can be effectively used as a processing device for these. The present invention is directed to a fluidizing system having a spray nozzle for processing (chemical reaction, drying, etc.) a liquid (including solution and slurry) or gaseous substance to obtain a solid substance. This relates to a nozzle that sprays and supplies the substance in a bed reactor, and its feature is that a guide tube is attached to the tip of the nozzle that supplies the raw material to the fluidized bed. The present invention is generally applicable to a fluidized bed reactor having a spray nozzle for processing a liquid or gaseous substance to obtain a solid substance.
The present invention will be explained below using a fluidized bed reactor for thermal decomposition of UNH (uranyl nitrate) (so-called denitrification) as an example. Pyrolysis of UNH by fluidized bed is the raw material
The conventional method is to blow UNH together with atomized gas into a fluidized bed reactor through a spray nozzle, and heat it from the outside to thermally decompose it to produce UO 3 powder. Since this thermal decomposition reaction of UNH is a rapid endothermic reaction, the temperature near the tip of the spray nozzle drops considerably, causing undecomposed UNH, condensed H 2 O, UO 3 powder, etc. to adhere to the tip of the spray nozzle. , often gradually growing into lumps. Once these lumps have grown to a certain extent, they fall from the tip of the spray nozzle due to the intense agitation within the fluidized bed. This lump is often generated in a cylindrical shape from the tip of the nozzle, as will be explained later with reference to the drawings. Due to the intense agitation in the fluidized bed, some of the lumps produced in this way fall off, and small ones are discharged from the UO 3 powder extraction pipe together with the generated UO 3 powder, but large ones remains in the fluidized bed. The size of the remaining lumps varies depending on the operating conditions of the fluidized bed or the design conditions of the equipment, but in the case of a fluidized bed reactor for denitrification in a spent nuclear fuel reprocessing plant, etc., it is generated without disassembling the equipment. Designing an apparatus that can completely discharge lumps is difficult due to issues such as criticality and the diameter of the apparatus. In addition, in fluidized bed reactors, operating conditions are often limited in order to obtain a stable fluidized state or to obtain a desired product. It is extremely difficult to set the operating conditions to such an extent that the particles will completely fall off, and the formed lumps often grow without falling off. When the generated lumps grow without falling off the surface of the spray nozzle, they gradually come to cover the entire surface of the spray nozzle, and eventually cover the outlet of the spray body. In this situation, the spray nozzle becomes blocked, making it impossible to supply a certain amount of raw material (UNH). Disturbances in the supply of UNH make it difficult to control the temperature of the equipment, making it virtually difficult to maintain equipment operation and obtain the desired product. A method for completely preventing the generation of these lumps has not yet been perfected. If a lump grows and the nozzle becomes clogged, or as a measure to prevent blockage, use a cleaning needle to mechanically punch a hole in the lump at the tip of the nozzle (this operation may cause the lump to fall from the spray nozzle surface). ) method, or a method of cleaning the spray nozzle with hot water or acid stored in a pressurized container, etc., but the former method has the disadvantage that the needle is often damaged because the needle is moved back and forth mechanically. In addition, when the needle is returned, the UO 3 powder in the fluidized bed is often drawn into the supply path of the spray body (liquid supply path in the spray nozzle), creating a more firmly blocked state, and furthermore, When the needle is in operation, the supply to the fluidized bed is stopped, which adversely affects the operation management of the device, so it is practically impossible to employ this method in actual devices. The latter method was previously disclosed by the applicant (Japanese Patent Laid-Open No. 19052/1983). In this case, the blockage of the spray nozzle can be released or prevented by injecting and cleaning pressurized liquid from the liquid supply path of the spray nozzle each time or periodically before the blockage occurs. Even if the spray nozzle becomes clogged, this method of spraying and cleaning the pressurized liquid makes it possible to reopen the raw material liquid supply path, release the clogged state, and maintain a stable spray state (stable flow state). ) can be maintained. However, although this method is effective in eliminating blockages, it cannot eliminate the blockage phenomenon. Many of the lumps that have grown to the point of causing blockage are relatively large, and even if they can be removed from the tip of the spray nozzle, they will gradually accumulate in the fluidized bed and require long-term operation. In some cases, the flow characteristics may be adversely affected and the operation may be shut down. If these lumps are relatively small in size, they can be extracted simultaneously with the product from a pipe for discharging the product from the fluidized bed (usually with overflow and underflow). For example, in the case of UNH's pyrolysis fluidized bed reactor,
Considering the operating conditions, etc., it is possible to extract any lumps up to about 20 mm from the overflow. In addition, if the diameter of the fluidized bed is sufficiently large, the diameter of the underflow (extraction pipe) installed at the bottom of the fluidized bed can be made to allow the passage of the lumps, thereby making it possible to extract the lumps that fit into the diameter. It is possible. However, when dealing with enriched uranium or plutonium such as reprocessing spent nuclear fuel (in this case, the diameter of the fluidized bed is limited due to criticality control), underflow (extraction) is impossible. Measures have been taken to prevent lumps from entering the extraction pipe by installing a screen on the top of the tube (Japanese Patent Application Laid-open No. 7529/1983), but in this case, lumps are trapped inside the fluidized bed. It remains on the rectifier plate and is not a fundamental solution. Even if the diameter of the underflow (extraction tube) can be made sufficiently large, extraction of powder from the fluidized bed through the underflow will cause fluctuations in the height of the fluidized bed because the powder and lumps that form the fluidized bed will be extruded at the same time. This is undesirable from an operational management perspective. If the lumps are to be removed from the fluidized bed after the operation has been stopped, it is necessary to disassemble the device, so equipment must be provided to prevent UO 3 powder from scattering during disassembly. The explanation regarding this lump formation is given as a typical example.
The explanation uses the thermal decomposition reaction of UNH as an example, but it is not limited to the thermal decomposition reaction of UNH, but in general.
This is a common problem that occurs when a fluidized bed having a spray nozzle is used to process a liquid or gaseous substance to obtain a solid substance, and when the substance is sprayed and supplied. A certain amount of lumps exist during operation in the fluidized bed equipment currently in practical use, but in principle it is desirable that these lumps be completely removed. Based on our experience in operating fluidized bed equipment for decomposition reactions, etc., we have found that although this depends on the size of the equipment, operating conditions, physical properties of the lumps, etc., even if the amount of production (accumulation) is below a certain level, In particular, it has been found that the fluidized bed apparatus can be operated without adversely affecting the flow characteristics. The present inventors have obtained such knowledge and the knowledge obtained from UNH's operating experience of fluidized bed equipment for thermal decomposition reactions, etc., namely, that the agglomerates on the surface of the spray nozzle usually grow in a cylindrical shape, and that the agglomerates The present invention was achieved by paying attention to the fact that when the spray nozzle is attached in a cylindrical shape, the spray nozzle is less likely to be clogged and operation is stable. That is, the present invention uses a fluidized bed having a spray nozzle to process (chemical reaction, drying, etc.) a liquid (including solution and slurry) or gaseous substance to obtain a solid substance. In the apparatus, there is provided a spray nozzle characterized in that a guide tube is attached to the tip of the nozzle for spraying and supplying the substance. According to the present invention, in an apparatus for processing a liquid substance or a gaseous substance to obtain a solid substance using a fluidized bed reactor having a spray nozzle, a nozzle for spraying and supplying the substance is generally used. (Atomizing nozzle) If a lump is formed on the tip of the spray nozzle due to the adhesion of the substance and/or its product or a powder substance forming a fluidized bed, it may cause blockage of the nozzle, or the operation due to the accumulation of lumps may occur. Although this may hinder operation, etc., it is possible to provide a spray nozzle that solves these problems and enables long-term operation of a fluidized bed reactor. Next, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. Figures 1 and 2 illustrate the situation of lump formation in conventional nozzles. In FIGS. 1 and 2, 5 is the wall of the reactor, 1 is an injection nozzle, and 4 is a supply pipe for the liquid to be treated (in this case, a solution of UNH). In the case of UNH pyrolysis, the produced lumps are UO 3 produced by pyrolysis and drying of UNH and formed fluidized bed.
It consists of UO3 particles, etc., and its formation mechanism is thought to be as follows. That is, spray nozzle 1 (4
is the spray body 3 sprayed from the UNH solution supply pipe)
(in this case UNH and H 2 O) is repelled by the fluidized bed forming material (in this case UO 3 powder) and deposits on the surface of the spray nozzle. As mentioned above, the temperature of the surface of the spray nozzle is lowered due to heat absorption due to the thermal decomposition reaction of UNH and is below the solidification temperature of UNH, so UNH is deposited on that part (the surface of the spray nozzle). This UNH receives heat from the outside and thermally decomposes and changes into UO 3 to form a lump 2. Further, near the outer periphery of the spray nozzle indicated by A in FIG. 2, a vortex is generated due to the interaction between the supply of the spray body to the fluidized bed and the flow of fluidizing gas and the like. UO 3 forming a fluidized bed in this vortex
A portion of the powder is entrapped and adheres to the wet spray nozzle surface or the surface of the undried agglomerate, forming part of a new agglomerate and growing. By providing a guide cylinder at the tip of the nozzle according to the present invention, the spray nozzle does not become clogged and stable operation of the fluidized bed reactor becomes possible. The size of the lumps is reduced and the physical properties make them easy to fluidize, so that they are easily discharged from overflow and do not accumulate in the fluidized bed and have an adverse effect on operation management. This produces effects such as This fact has been grasped entirely empirically, and there is currently no theoretical explanation as to why such an effect is obtained, but the observation results of the generated lumps and their cross sections It can be considered as follows. In other words, in a typical (conventional) spray nozzle, the lumps adhering to the spray nozzle surface first grow (develop) from the outer periphery of the nozzle shown at A in Figure 2 in the direction of the points shown at B and C in the same figure. )do. During this growth,
Some of the lumps fall off due to the intense agitation in the fluidized bed, but the lumps that do not fall off during the course cover almost the entire area of the spray nozzle surface (A in Figure 1).
As the growth progresses further, it also covers the course of the atomized material sprayed from the nozzle in the fluidized bed. This state is a state in which blockage occurs, and at this point, if the force applied to the agglomerate by the spray pressure of the spray body overcomes the adhesion force of the agglomerate to the spray nozzle surface, the agglomerate falls off from the spray nozzle surface. The method previously disclosed by the applicant for preventing or releasing nozzle blockages by spraying and cleaning pressurized liquid not only dissolves lumps, but also applies this principle to eliminate inconveniences caused by spray nozzle blockages. It is something that will be resolved. ) In such cases, with conventional spray nozzles, the contact (adhesion) area between the agglomerates and the spray nozzle surface is large and the adhesion is strong, making it difficult for the agglomerates to fall off from the nozzle surface. The forces that agglomerates receive as they fall off during growth are mainly the kinetic force of the particles due to agitation in the fluidized bed and the force applied by vibration of the device, and the agglomerates that do not fall off midway through the process reach the vicinity of the spray passage of the nozzle. Since the particles grow over almost the entire surface of the spray nozzle, it takes a long time for the particles to adhere (and grow), and the area of contact and adhesion between the particles and the nozzle surface becomes large, increasing the adhesion force. As a result, the lumps are difficult to fall off, and since drying progresses during that time, the adhesion becomes stronger and stronger. In contrast, in the present invention, as shown in FIG. 3, since the lumps 2 adhere and grow on the tip 6a of the guide tube 6 attached to the tip of the spray nozzle, the contact (adhesion) area of the lumps is small. Since the adhesion is weak, lumps tend to fall off. The lump is in the process of growing (the stage where it does not grow large)
At this time, as shown in FIG. 4, a force is applied by the spray body 3 which has been injected and spread to some extent. At this point, the attached lumps have not yet become very strong, and the attached area is small (and therefore the adhesion force is small),
It easily falls off from the tip of the guide tube of the spray nozzle. Due to this effect, if the present invention is adopted,
Blockage of the spray nozzle no longer occurs and the size of the agglomerates produced is reduced. The lumps that have become smaller are easily fluidized as described above and are discharged from the overflow.
As a result, troubles such as disruptions in operation management due to spray nozzle blockage and operation stoppages due to the accumulation of lumps, which were observed in fluidized bed reactors using conventional spray nozzles, are eliminated. It becomes possible to operate and operate a fluidized bed reactor having a stable system for a long period of time. FIG. 5 is a schematic vertical sectional view of a fluidized bed reactor for UNH thermal decomposition reaction as an example to which the spray nozzle of the present invention is applied. The device has a tower shape and is assembled from several parts, with an inlet port 1 for fluidizing gas at the bottom.
7. Wind box 8 for the pool of the gas, rectifying plate 9 for the gas, temperature measuring device 12, underflow extraction pipe 13, nozzle 1 for introducing reaction gas or liquid, overflow outlet pipe 12,
Operation tube 18, heating means 16, temperature measuring device 1
5, 15', a filter 10, a gas outlet 11, etc. This is completely known and there is no need to explain it in further detail. The operation of this apparatus will be explained using a thermal decomposition reaction of UNH as a representative example. As shown in FIG. 5, UNH solution u, which is a raw material liquid, is blown into a fluidized bed 7 through a spray nozzle 1 together with a spray gas p, and is converted into UO 3 by thermal decomposition. Fluidized bed 7
is made up of a powder of UO 3 particles produced, which also includes some of the aforementioned agglomerates. The fluidizing gas f for fluidizing the UO 3 particles is inlet 17
It is introduced from the wind box 8 to the rectifying plate 9.
into the fluidized bed. The gas produced by the thermal decomposition reaction, the fluidizing gas, and the atomizing gas are separated from the fine UO 3 particles that accompany them in the solid-gas separation filter 10 installed at the top of the fluidized bed reactor, and then converted into gas. The gas is sent from the discharge port 11 to the waste gas treatment system. FIG. 6 is an enlarged sectional view of a spray nozzle equipped with a guide tube according to the present invention. A shows a longitudinal sectional view, and b shows a cross section of the guide tube. The nozzle 1 is a known spray nozzle, and the guide tube 6 according to the present invention can be easily attached to the spray nozzle by a conventional method such as welding. In order to carry out the present invention in the simplest manner, a tube as shown in FIG. 6 may be used, but the shape of the guide tube is not limited to that shown in FIG. Something like this is also effective. The one shown in FIG. 7 is cut diagonally so that its tip opens upward. The one shown in FIG. 8 has a square cross section. Other shapes are also valid. According to the method of the present invention, a fluidized bed reactor having a spray nozzle is used to process (chemical reaction, drying, etc.) a liquid (including solution and slurry) or gaseous substance into a solid substance. The fluidized bed reactor can be operated and operated stably for a long period of time without causing any adverse effects on the fluidized bed operation due to blockage of the nozzle that feeds and sprays the substance and accumulation of lumps generated during the reaction process. I can do that. When carrying out the present invention, the length of the guide tube attached to the tip of the spray nozzle is determined based on the supply amount of raw material liquid, etc., the amount of spraying gas, the specifications of the nozzle used, the supply pressure of raw material liquid, etc. Depending on the operating conditions, it can be easily designed and manufactured by those skilled in the art based on common knowledge. Next, the present invention will be explained with reference to Examples and Comparative Examples, but these are merely illustrative and the technical scope of the present invention is not limited thereto. In addition, in these examples, the linear velocity of the fluidizing gas near the raw material introduction point is simply the fluidizing gas velocity, the raw material introduction speed is the processing speed, and the atomization gas/raw material liquid volume ratio is the atomization condition ( A/L). Comparative Example 1 UO 3 was obtained by thermal decomposition reaction of UNH using a fluidized bed reactor with an inner diameter of 6 inches (15.24 cm).
The device is an overflow discharge type, and the height of the fluidized bed is 90cm.
It was hot. The operating conditions are as follows. Reaction temperature 285℃ UNH solution concentration 1200g-U/Treatment speed 10Kg-U/hr Fluidizing gas speed 30cm/s Atomization conditions (A/L) 300 Spray nozzle Commercial product (normal nozzle, no guide tube) Above conditions Although the system was operated for 12 hours, the spray nozzle frequently became clogged, and UNH supply sometimes stopped due to increased spray pressure. Each time, the operation was continued while spraying and cleaning the spray nozzle with pressurized hot nitric acid (hereinafter simply referred to as cleaning). During operation of the device, the discharge of a maximum of about 20 mm of lumps from the overflow was observed. Furthermore, after the completion of the operation, the particle size distribution of the lumps remaining in the fluidized bed was examined and found to be as follows.
【表】
実施例 1
比較例1と同じ装置を使用してUNHを熱分解
してUO3を得た。操作条件は噴霧ノズルを除いて
比較例1と同じである。
反応温度 285℃
UNH溶液濃度 1200g−U/
処理速度 10Kg−U/hr
流動化ガス速度 30cm/s
噴霧化条件(A/L) 300
噴霧ノズル 市販品の先端に第6図に示す構造の
誘導筒を取付けたもの
誘導筒の長さ 15mm
誘導筒の直径 内径12mmφ
以上の条件で12時間の運転を実施したが、噴霧
ノズルの閉塞は全くなく安定した操作が可能であ
つた。運転中、比較例1の場合と同様にオーバー
フローより最大約14mmの塊状物の排出が観察され
た。また、運転終了後の流動層内に残留した塊状
物の粒度分布は次のようであつた。[Table] Example 1 Using the same equipment as in Comparative Example 1, UNH was pyrolyzed to obtain UO 3 . The operating conditions are the same as in Comparative Example 1 except for the spray nozzle. Reaction temperature 285℃ UNH solution concentration 1200g-U/Processing speed 10Kg-U/hr Fluidizing gas velocity 30cm/s Atomization conditions (A/L) 300 Spray nozzle A commercially available product has an induction tube with the structure shown in Figure 6 at its tip. The spray nozzle was operated for 12 hours under the conditions that the length of the guide tube was 15 mm and the inner diameter of the guide tube was 12 mmφ, but there was no blockage of the spray nozzle and stable operation was possible. During operation, as in Comparative Example 1, a maximum of about 14 mm of lumps was observed to be discharged from the overflow. Furthermore, the particle size distribution of the lumps remaining in the fluidized bed after the end of the operation was as follows.
【表】
実施例 2
比較例1と同じ装置を使用して、実施例1と同
じ操作条件でUNHを熱分解してUO3を得た。た
だし噴霧ノズルの先端に取付けた誘導筒の長さは
10mmのものを使用した。この条件で12時間の運転
を実施したが、実施例1の場合と同じく、噴霧ノ
ズルの閉塞はなく操作は安定したものであつた。
塊状物の大きさは最大でも16mm×16mmを越えるも
のは観察されなかつた。
実施例 3
比較例1と同じ装置を使用して、実施例1と同
じ操作条件でUNHを熱分解してUO3を得た。た
だし噴霧ノズルの先端に取付けた誘導筒は第7図
のものを使用した。(誘導筒の長さは最長部分で
20mm、最短部分で10mm)この条件で12時間の運転
を実施したが、実施例1の場合と同じく、噴霧ノ
ズルの閉塞はなく操作は安定したものであつた。
塊状物の大きさは最大でも16mm×16mmを越えるも
のは観察されなかつた。
実施例 4
比較例1と同じ装置で実施例1と同じ操作条件
でUNHを熱分解した。ただし噴霧ノズルの先端
に取付けた誘導筒はその断面の一辺が12mmの矩形
(第8図に示す形状)で、長さ15mmのものを使用
した。この条件で12時間の運転を実施したが、結
果は実施例1の場合とほぼ同様であつた。
比較例 2
比較例1と同じ装置、同じ条件でUNHを熱分
解してUO3を得た。延運転時間にして約150時間
の運転を実施したが、噴霧ノズルの閉塞がしばし
ば生じ、クリーニングを実施しながらの運転であ
つた。運転時間130時間頃より流動層の上部と下
部(整流板近傍)の温度測定値に差が生じるよう
になり流動層内の混合状態が悪化している兆候が
観察された。運転時間150時間に到り、流動特性
が極端に悪化し、噴霧ノズルからのUNHの供給
が不安定となつたり、一定の運転管理(温度の維
持)ができなくなつたため運転を停止した。運転
終了後、内部のUO3粉末を抜出したが塊状物が多
く抜出し操作は極めて困難であつた。流動層内に
はUO3粉末抜出し後も整流板上に塊状物が残り、
残留した塊状物の蓄積状態を観察したところ、大
径(約20mm以上)の塊状物粒子が整流板上に厚さ
約5cm(1.95Kg−UO3)蓄積していた。蓄積した
塊状物の粒度分布を調べたところ次のようであつ
た。[Table] Example 2 Using the same equipment as in Comparative Example 1 and under the same operating conditions as in Example 1, UNH was pyrolyzed to obtain UO 3 . However, the length of the guide tube attached to the tip of the spray nozzle is
I used a 10mm one. Operation was carried out for 12 hours under these conditions, but as in Example 1, there was no blockage of the spray nozzle and the operation was stable.
No lumps exceeding a maximum size of 16 mm x 16 mm were observed. Example 3 Using the same equipment as in Comparative Example 1 and under the same operating conditions as in Example 1, UNH was pyrolyzed to yield UO 3 . However, the guide tube attached to the tip of the spray nozzle was the one shown in Figure 7. (The length of the guide tube is at the longest part.
(20 mm, 10 mm at the shortest point) Operation was carried out for 12 hours under these conditions, but as in Example 1, the spray nozzle was not clogged and the operation was stable.
No lumps exceeding a maximum size of 16 mm x 16 mm were observed. Example 4 UNH was pyrolyzed using the same equipment as in Comparative Example 1 and under the same operating conditions as in Example 1. However, the guide tube attached to the tip of the spray nozzle had a rectangular cross section with one side of 12 mm (the shape shown in Figure 8) and a length of 15 mm. Operation was carried out for 12 hours under these conditions, and the results were almost the same as in Example 1. Comparative Example 2 UNH was thermally decomposed using the same equipment and under the same conditions as Comparative Example 1 to obtain UO 3 . The total operating time was approximately 150 hours, but the spray nozzle often became clogged and cleaning was performed during operation. From around 130 hours of operation, a difference began to appear in the temperature measurements at the top and bottom of the fluidized bed (near the rectifier plate), and signs that the mixing condition in the fluidized bed was deteriorating were observed. After 150 hours of operation, the flow characteristics deteriorated significantly, the supply of UNH from the spray nozzle became unstable, and constant operational control (temperature maintenance) was no longer possible, so operation was stopped. After the operation was completed, the UO 3 powder inside was extracted, but there were many lumps and the extraction operation was extremely difficult. In the fluidized bed, even after the UO 3 powder is extracted, lumps remain on the rectifying plate.
When the accumulated state of the remaining agglomerates was observed, agglomerate particles with large diameters (approximately 20 mm or more) were accumulated on the current plate to a thickness of about 5 cm (1.95 Kg-UO 3 ). The particle size distribution of the accumulated lumps was investigated and found to be as follows.
【表】
実施例 5
比較例1と同じ装置で、実施例1の操作条件で
UNHを熱分解してUO3を得た。約180時間の運
転を実施したが、噴霧ノズルの閉塞はほとんどな
く、安定した運転操作が可能であつた。180時間
の連続運転後も何らの不都合も観察されず、なお
も連続運転が可能であつた。運転中、オーバーフ
ローより最大約20mmの大きさの塊状物の排出が観
察された。運転終了後の内部のUO3粉末の抜出し
もスムーズであり、UO3粉末抜出し後に流動層装
置内に残留した塊状物の量も約0.35Kg−UO3と少
なく20mm以上の塊状物は観察されなかつた。な
お、残留した塊状物の粒度分布を調べたところ次
のようであつた。[Table] Example 5 Using the same equipment as Comparative Example 1, under the operating conditions of Example 1.
UNH was pyrolyzed to obtain UO3 . After approximately 180 hours of operation, there was almost no clogging of the spray nozzle, and stable operation was possible. No problems were observed after 180 hours of continuous operation, and continuous operation was still possible. During operation, the discharge of lumps up to approximately 20 mm in size from the overflow was observed. After the operation was completed, the UO 3 powder inside was removed smoothly, and the amount of lumps remaining in the fluidized bed equipment after the UO 3 powder was removed was only about 0.35Kg-UO 3 , and no lumps larger than 20 mm were observed. Ta. The particle size distribution of the remaining lumps was investigated and found to be as follows.
【表】
比較例 3
内径3インチ(7.62cm)の流動層反応装置を使
用してUF6を加水分解反応により転化してUO2F2
を得た。装置はオーバーフロー排出型で、流動層
高は40cmであり操作条件は次の通りである。
反応温度 600℃
処理速度 5Kg−UF6/hr
流動化ガス速度 35cm/s
(H2O/UF6)モル比 5.5
噴霧ノズル 市販品(比較例1で使用したものと
同仕様のノズル)
以上の条件で6時間の運転を実施したが、噴霧
ノズルの閉塞が頻繁に生じ、噴霧圧力の上昇等で
操作は不安定であつた。運転終了後、流動層内に
塊状物が残留しており、その数は5個、大きさで
最大のものは32mm×18mm×16mmであつた。
実施例 6
比較例3と同じ装置、同じ条件で、噴霧ノズル
のみ実施例1で使用したものと同仕様のもので
UNHの熱分解に代えてUF6を加水分解を行なつ
た。
以上の条件で12時間の運転を実施したが、噴霧
ノズルの閉塞は生じず、安定した運転操作が維持
できた。12時間運転後も何ら不都合は観察され
ず、さらに長期の連続運転が可能であつた。運転
終了後、流動層内に残留した塊状物は16mm以上の
大きさのものは観察されなかつた。
比較例 4
内径4インチ(10.16cm)の流動層反応装置を
使用して硝酸アルミニウム溶液を熱分解させ酸化
アルミニウムを得た。装置はオーバーフロー排出
型で、流動層高は50cmである。操作条件は次の通
りである。
反応温度 400℃
硝酸アルミニウム濃度 2mol%
処理速度 0.8Kg−Al2O3/hr
流動化ガス速度 30cm/s
噴霧化条件(A/L) 400
噴霧ノズル 比較例3で使用したものと同仕様の
ノズル
以上の条件で6時間の運転を実施したが、噴霧
ノズルの閉塞が頻繁に生じ、噴霧圧力の上昇等で
操作は不安定であつた。
実施例 7
比較例4と同じ装置、同じ条件で、噴霧ノズル
のみ実施例1で使用したものと同仕様のものに変
えて硝酸アルミニウム溶液を熱分解させた。12時
間の運転を実施したが、噴霧ノズルの閉塞は生じ
ず、安定した運転操作が維持できた。12時間運転
後も何ら不都合は観察されず、さらに長期の連続
運転が可能であつた。[Table] Comparative Example 3 UF 6 was converted to UO 2 F 2 by hydrolysis reaction using a fluidized bed reactor with an inner diameter of 3 inches (7.62 cm).
I got it. The apparatus was of an overflow discharge type, the height of the fluidized bed was 40 cm, and the operating conditions were as follows. Reaction temperature 600℃ Processing speed 5Kg-UF 6 /hr Fluidizing gas speed 35cm/s (H 2 O / UF 6 ) molar ratio 5.5 Spray nozzle Commercially available product (nozzle with the same specifications as that used in Comparative Example 1) Although operation was carried out for 6 hours under these conditions, the spray nozzle frequently became clogged, and the operation was unstable due to increases in spray pressure, etc. After the operation was completed, there were 5 lumps remaining in the fluidized bed, and the largest one was 32 mm x 18 mm x 16 mm. Example 6 The same equipment as Comparative Example 3, the same conditions, and only the spray nozzle with the same specifications as that used in Example 1.
Hydrolysis of UF 6 was performed instead of pyrolysis of UNH. Although operation was carried out for 12 hours under the above conditions, no blockage of the spray nozzle occurred and stable operation could be maintained. No problems were observed even after 12 hours of operation, and continuous operation for an even longer period of time was possible. After the operation ended, no lumps larger than 16 mm were observed remaining in the fluidized bed. Comparative Example 4 Aluminum oxide was obtained by thermally decomposing an aluminum nitrate solution using a fluidized bed reactor with an inner diameter of 4 inches (10.16 cm). The equipment is an overflow discharge type, and the height of the fluidized bed is 50 cm. The operating conditions are as follows. Reaction temperature 400℃ Aluminum nitrate concentration 2mol% Treatment speed 0.8Kg-Al 2 O 3 /hr Fluidization gas speed 30cm/s Atomization conditions (A/L) 400 Spray nozzle Nozzle with the same specifications as that used in Comparative Example 3 Although operation was carried out for 6 hours under the above conditions, the spray nozzle frequently became clogged, and the operation was unstable due to increases in spray pressure, etc. Example 7 An aluminum nitrate solution was thermally decomposed using the same equipment and under the same conditions as in Comparative Example 4, except for the spray nozzle that had the same specification as that used in Example 1. After 12 hours of operation, the spray nozzle did not become clogged and stable operation was maintained. No problems were observed even after 12 hours of operation, and continuous operation for an even longer period of time was possible.
第1図は、硝酸ウラニル等の熱分解等によつて
噴霧ノズルの表面に生じる塊状物の形状を模式的
に示した断面図である。第2図は、従来(市販)
の噴霧ノズルにおいて塊状物の成長してゆく過程
を説明するために噴霧ノズル表面における各点を
示した説明図である。第3図は、本発明に従つて
誘導筒を取りつけた噴霧ノズルの誘導筒の先端に
生成する塊状物の付着状態を模式的に示した断面
図である。第4図は、本発明に従つて誘導筒を取
りつけた噴霧ノズルの誘導筒の先端における噴霧
体の拡がり状態を模式的に示した断面図である。
第5図は、本発明が適用される基本的なUNHの
熱分解用流動層反応装置の断面図である。第6図
のaは基本的な噴霧ノズルおよびその先端に取付
ける本発明にかかる誘導筒の断面図、同図のbは
該誘導筒の正面図である。第7図は本発明に使用
できる噴霧ノズルの先端に取付ける誘導筒の別の
例の正面図および側面図、第8図は該誘導筒の別
の例の正面図および側面図である。
これらの図において、200……流動層反応装
置、5……反応装置の器壁、1……非処理物質の
供給噴霧ノズル、6……誘導筒。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the shape of lumps generated on the surface of a spray nozzle due to thermal decomposition of uranyl nitrate or the like. Figure 2 shows conventional (commercially available)
FIG. 2 is an explanatory diagram showing each point on the spray nozzle surface to explain the process of growth of lumps in the spray nozzle. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the state of adhesion of lumps generated at the tip of the guide tube of a spray nozzle to which the guide tube is attached according to the present invention. FIG. 4 is a sectional view schematically showing the spread state of the spray at the tip of the guide tube of the spray nozzle to which the guide tube is attached according to the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a basic UNH pyrolysis fluidized bed reactor to which the present invention is applied. FIG. 6A is a sectional view of a basic spray nozzle and a guide tube according to the present invention attached to its tip, and FIG. 6B is a front view of the guide tube. FIG. 7 is a front view and a side view of another example of the guide tube attached to the tip of a spray nozzle that can be used in the present invention, and FIG. 8 is a front view and a side view of another example of the guide tube. In these figures, 200... fluidized bed reactor, 5... vessel wall of the reactor, 1... feed spray nozzle for untreated substance, 6... guide tube.
Claims (1)
む)の物質または気体状の物質を処理(化学反
応、乾燥等)して、流動層状態で固体状の物質を
得る流動層反応装置に使用する被処理物質を噴霧
供給するノズルであつて、その先端に基端がノズ
ル先端に固定された誘導筒を取り付けたことを特
徴とする噴霧ノズル。 2 特許請求の範囲第1項に記載の噴霧ノズルで
あつて、その誘導筒が単純な円筒状であるもの。 3 特許請求の範囲第2項に記載の噴霧ノズルで
あつて、その誘導筒の先端が上側に開くように斜
めに切断されているもの。 4 特許請求の範囲第1項に記載の噴霧ノズルで
あつて、その誘導筒が正方形の断面を有するも
の。[Claims] 1. A fluidized bed in which a liquid (including solution and slurry) substance or gaseous substance is processed (chemical reaction, drying, etc.) to obtain a solid substance in a fluidized bed state. 1. A spray nozzle for spraying and supplying a substance to be treated for use in a reaction device, the spray nozzle having a guide cylinder attached to its tip, the base end of which is fixed to the tip of the nozzle. 2. The spray nozzle according to claim 1, wherein the guide tube has a simple cylindrical shape. 3. The spray nozzle according to claim 2, wherein the tip of the guide tube is cut diagonally so as to open upward. 4. The spray nozzle according to claim 1, wherein the guide tube has a square cross section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15715683A JPS6051560A (en) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | Spray nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15715683A JPS6051560A (en) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | Spray nozzle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6051560A JPS6051560A (en) | 1985-03-23 |
| JPS6345629B2 true JPS6345629B2 (en) | 1988-09-09 |
Family
ID=15643404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15715683A Granted JPS6051560A (en) | 1983-08-30 | 1983-08-30 | Spray nozzle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6051560A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009035432A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Mitsubishi Materials Corp | A method for producing a uranium dioxide granule. |
-
1983
- 1983-08-30 JP JP15715683A patent/JPS6051560A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6051560A (en) | 1985-03-23 |
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